KR20030079924A - 일반 전화 교환망 및 셀룰러 네트워크에 인터페이스된애드-호크 피투피 이동통신 무선 접근 시스템 - Google Patents

일반 전화 교환망 및 셀룰러 네트워크에 인터페이스된애드-호크 피투피 이동통신 무선 접근 시스템 Download PDF

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Abstract

본 시스템 구조는 원격 단말기(12), 라우터, 게이트웨이(18), 및 적어도 하나 이상의 게이트웨이 제어기를 구비한다. 게이트웨이 제어기는 셀룰러 시스템(20)과 본 시스템을 인터페이스한다.

Description

일반 전화 교환망 및 셀룰러 네트워크에 인터페이스된 애드-호크 피투피 이동통신 무선 접근 시스템{AD HOC PEER-TO-PEER MOBILE RADIO ACCESS SYSTEM INTERFACED TO THE PSTN AND CELLULAR NETWORKS}
본 발명은 셀룰러 시스템에 대해서 bits/hz/km2를 극대화하기 위한 방법으로서 시분할 이중화(Time Division Duplex:TDD)와 함께 애드 호크 P2P 무선 접근시스템의 사용에 대한 것이다. 본 발명은 종래의 셀룰러 시스템, 일반 전화 교환망(public switched telephone network:PSTN), 및 인터넷의 고정(fixed) 구성요소들과 통합된, 무선접근을 허용하는 네트워크 아키텍쳐 및 무선접근방식을 지향하고 있다. 본 발명의 목적은 외부 네트워크 인프라구조(infrastructure)에 제공되는 특징 및 서비스에 대해서 투명성있는 시스템을 제공하는 데 있다. 셀룰러 운용자(operator)에 대한 본 발명의 장점은 인프라구조의 요구가 충분히 적으며, RF 스펙트럼을 더욱 효율적으로 사용하여, 결과적으로 더 낮은 제작비용 및 운용비용이 소요된다는 점이다.
셀룰러 통신 시스템은 FDMA 방식을 이용하여 20년 이상 발전되고 있다. FDMA 방식은 음성통신에 대해 매우 효과적이다. 이러한 방식은 AMPS,TACS,NMT,GSM,IS-136, 및 IS-95를 포함하는 모든 현재 셀룰러 시스템에서 채용되고 있다. 이와 동일한 방식은 3G라고 불리우는 차세대 셀룰러 시스템에도 제안되고 있다.
랩탑컴퓨터, PDA, 및 하이테크 셀룰러 폰의 도래와 함께, 소비자는 종래의 음성서비스에 덧붙여 모바일(mobile) 데이터를 요구하기 시작했다. 어떤 모바일 데이터 서비스는 이미 FDMA 셀룰러 시스템에 부가되어 오고 있으나, 셀룰러 시스템의 현 세대에서 전형적으로 9600보(baud)인 이러한 데이터 서비스는 하기에서 약술된 FDMA의 비효율성으로 인해 매우 제한된 대역폭을 최종 사용자(end user)에게 제공한다. TDD시스템은 전형적으로 가용 대역폭의 효과적인 사용이 가능한 패킷데이터 시스템을 사용해 오고 있으며, 그 결과 최종 사용자에게 매우 고효율의 데이터 속도로 전송한다. TDD는 전형적으로 고정(fixed) 유선 솔루션 또는 점대점(point-to-point) 무선 시스템에서 사용되며, 이는 하기에서 언급될 그 자신의 스펙트럼 제한 때문이다. 그러나 TDD 시스템은 음성 시스템에 대해서는 적절하게 사용되지 못하고 있다.
FDMA는 서비스 품질을 보장하기 위해 간단한 메카니즘을 제공하며 그리고 음성 통신에 대해 적은 대기시간을 제공한다. 그러나 이는 가용 스펙트럼을 비효율적으로 사용하여 그렇게 하고 있다. 예를 들어, 모바일 폰과 기지국 사이의 음성대화는, 송신하기 위해 업링크(uplink)를, 그리고 수신하기 위해 다운링크(downlink)를 요구한다. 대부분의 대화는 한 사람이 이야기하는 동안에 다른 사람은 둘사이에서 조용히 말하기를 멈추고 듣는다. 이와 같은 경우 채널은 약 40% 이하만 사용되는 결과를 초래한다. 게다가 FDMA는 채널이라고 불리우는 이산 블럭(discrete block)으로 가용 스펙트럼을 쪼개는 방식을 채용한다. 이것은 셀을 이용하여 스펙트럼의 재사용을 위한 메카니즘을 제공한다. 사용에 있어서 다른 재사용 방식이 있음에도 불구하고, 이들 방식 모두는 기본적으로 동일한 것을 행한다. 서비스구역(coverage)으로 요구되는 지도학적 지역은 많은 수의 셀로 나뉘어진다.가용 채널의 셋은 적어도 3개, 전형적으로는 7개의 서브 셋으로 나뉘어지고, 셀들 사이에서 분할된다. 그 결과 도 1에서 도시하는 바와 같이 인접된 어떠한 셀들에서도 공통 주파수는 없다. 이와 같은 재사용 방식을 사용한 결과 셀룰러 운용자에게 할당된 스펙트럼에 대해 bits/hertz/km2는 기껏해야 잠재력의 1/3정도가 가용된다. 스펙트럼 효율은 무선 통신에서 중요한 경제적 인자이며, 그 이유는 스펙트럼의 제한된 가용성 및 스펙트럼의 고 비용때문이다. 무선 운용자는 이러한 관점에서 지속적으로 스펙트럼 효율을 향상시키기 위해 노력하고 있으나, 셀룰러 방법론상으로는 동일한 비용으로 인프라구조를 더 적절히 사용하여 이를 행할 수 있을 뿐이다.
셀룰러 시스템의 기본적인 아키텍쳐는 모두 존재하는 RF 테크놀러지에서 제안된 것과 동일하다. 도 2에서 도시된 바와 같이 국제 GSM 구조는 표준화 모델로서 사용된다. 북미시스템에 대해서는 IS-634에 의해 GSM-A은 대체되고, IS-41에 의해 GSM-MAP은 대체된다. 중요한 인자는 현대 셀룰러 시스템들은 그들 사이에서 잘 정의된 인테페이스를 갖는 논리 기능적 유닛(logical functional unit)으로 분해된다는 것이다.
본 발명에서는 FDMA-기반 무선 서브시스템 및 무선 인터페이스를 제거하고, 그들을 애드-호크 무선 접근시스템으로 대체한다. 본 발명의 중요한 요지는, 본 발명의 시스템이 셀룰러 시스템의 인프라구조와 인터레이싱하여, 본 발명의 시스템이 채용된 경우, 셀룰러 네트워크 운용자 및 이동통신 고객에게 투명성(transparency)기능을 제공하는 방법에 있다. 스텐드-얼론(stand-alone) 이동통신 무선 네트워크 시스템으로서 본 발명의 시스템을 사용한다는 점에 대해서는, 비록 애드-호크 네트워킹의 많은 형태가 현존하고 있으나 어떠한 것도 P2P 애드-호크 네트워크가 다른 네트워크와 상호연동(interworking)을 하도록 할 수 없으나, 본 발명의 시스템에 따르면 그것이 가능하다. 가장 광범위하게 알려진 규격은 IEEE 802.11 표준에서 정의된 것이다. 본 발명의 시스템은 어떠한 802.11 시스템에도 적용가능하고, 유사한 혜택을 제공할 수 있다. 본 발명의 시스템은 또한 다른 많은 무선 접근 방식에도 적용할 수 있으며, 무선 접근 방식의 예로는 유사한 방법의 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM) 방식을 들 수 있다. 본 발명은 기본 라우팅 프로토콜을 향상시킬 수 있으며, 다른 통신 시스템과 무결절성 통합(seamless integration)이 가능하도록 하기 위해 요구되는 추가 구성요소를 제공할 수 있다. 이와 같이 본 시스템은 시스템의 사용자에게 상용 모바일 음성 및 모바일 인터넷 서비스를 제공한다.
본 발명의 시스템에서 사용되는 프로토콜은 애드-호크 무선시스템에 사용가능한 종래의 어떠한 프로토콜도 가능하지만, 분리 예약 채널(separate reservation channel)을 경유하여 공유된 병렬 데이터 채널(shared parallel datd channel)에 일원화(coordinating) 채널 접근이 가능한 애드-호크 P2P 무선 네트워크시스템을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 분리 예약 채널을 경유하여 공유된 병렬 데이터 채널에 일원화 채널 접근이 가능한 이와 같은 네트워크 시스템은, 애드-호크 무선 네트워크 시스템으로 지향하며, 애드-호크 네트워크 시스템에서의 각 노드 또는 각무선단말기는 타 무선단말기로부터 또는 타 무선단말기로의 콜에 대한 라우팅 경로의 노드 또는 홉으로서 수행될 수 있다. 이러한 시스템에서, 노드들 또는 무선단말기 사이의 통신은, 하나의 예약 채널에 의해 서비스되는 다중 병렬 데이터 채널의 추가와 함께, 반송파 감지 다중 접근/충돌 회피(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance:CSMA/CA)프로토콜을 사용하여 달성될 수 있다. 다중 병렬 데이터 채널을 위해 분리 예약 채널을 전용함으로서, 네트워크의 서비스 군에서의 경쟁하는 모든 노드 또는 단말기에 의한 충돌없는 접근은 크게 감소될 것이다. 단말기 또는 노드 사이의 통신은 분리 예약 채널에서 교환된 정보에 의해 설정되고, 교환된 정보는 모든 콜 설정 정보를 포함한다. 콜 설정 정보의 일예로는 음성, 비디오 또는 데이터를 전송하기 위해 사용되도록 요구되는 데이터 채널, 적어도 초기 전송을 위해 요구되는 전력레벨, 메시징이 있으며, 메시징은 송신요구(Request-to-Send:RTS), 송신가능(Clear-to-Send:CTS), 송신불가능(Not-Clear-to-Send:NCTS),전송된 콜의 수신을 지시하는 접수확인(Acknowledgement:ACK), 콜이 제대로 수신되지 않았음을 지시하는 비접수확인(Non-Acknowledgement:NACK) 등이 있다. 이러한 시스템에서, 더욱더 빠르고, 적합하고, 충돌없는 전송 및 수신이 보장되기 위해서, 주 모뎀이 전형적으로 각각의 노드 또는 단말기의 송수신기를 제공하는 것외에도, 부 모뎀도 또한 예약 채널에 전용되도록 제공된다. 이러한 시스템은 또한 시간 프레임(time frame)의 시간 슬럿(time slot)상에서 예약 및 데이터 채널을 전송함으로서, 예약 채널에 의해 전송된 메시징에 포함되어 사용되는 시간 슬럿에 대한 정보를 충돌없는 전송 및 수신을 위해 제공한다. 그러한 포맷은 충돌없는전송을 제공할 뿐만 아니라 다른 형태의 서비스 등급(Class of Service:CoS)에 대한 서비스 품질(Quality of Service:QoS)을 고려할 수 있도록 한다. 그리고 이를 통해 데이터를 제외한 음성 및 영상이 전송될 수도 있을 뿐만 아니라 음성 및 영상의 전송에 우선권이 부여되도록 한다. 그 결과 콜들이 데이터 채널에 대해 경합할 경우에, 지연-종속(delay-dependant) 음성 또는 영상 전송은 우위를 차지할 것이다. 이와 같은 우선성은 우선된 콜을 시간 프레임의 더 짧은 시간 슬럿상에서 전송을 위해서 할당함으로서 달성될 수 있다. 이러한 네트워크 시스템은 단말기들의 서비스 셋의 모든 노드 또는 단말기가 해당 서비스 셋의 모든 타 단말기에 비해서 최대 정보를 갖는 것을 보장한다. 그 결과, 사용되는 데이터 채널의 선택, 요구된 어떤 지연으로 콜을 전송하는 것, 전력레벨에 대한 정보 등은, 예약 채널을 실제로 계속해서 모니터링함으로서 각 단말기에 의해 체크되고 업데이트된다. 본 발명의 시스템은 충돌없는(collision-free) 채널접근을 제공하는 프로토콜을 사용하고, 상기에서 충돌없는 채널접근은 주파수 스펙트럼의 지리학적 재사용을 향상시킨다는 점을 강조한다. 애드-호크 P2P 무선시스템은 종래의 셀룰러 시스템, 개인 통신 시스템(personal communication system:PCC) 등이 요구하는 것과 같이 기지국이 구비되지도 않으며 구비되도록 요구되지도 않는다. 그 대신 애드-호크, P2P 무선시스템의 일부분을 형성하는 각각의 무선단말기는 교대로(alternatively) 기지국으로 동작되고, 게다가 무선시스템의 일반적인 링크 단말기가 된다. 그리고 이를 통해 기지국으로 동작하는 어느 한 단말기가 어떠한 이유로 작동되지 않는 경우, 다른 단말기가 이와 같은 역할을 떠맡아 기지국으로 작동될 수 있다.
미국특허 특허번호 5,943,322(Mayer, et al)에서는, 그에 의한 무선시스템이 배틀필드(battlefield) 조건에서 사용된다. 배틀필드 조건에서의 개인 음성 통신은 코드분할다중접속(CDMA)시스템에서의 시간분할이중화(TDD)기술에 기초한다. 그리고 그에 의한 무선시스템에서는 고정된 기지국없이 작동되고, 각각이 다른 PN코드에 의해 확산되어 통신채널 및 제어채널의 동시 전송이 가능하다. PN 코드는 특별한 음성-대화 모드에서의 네트워크 대화 및 식별된 무선시스템 사이의 네트워크 대화를 제한하는 기능을 수행한다. 시간분할이중화방법에서의 전송은 62.5 ms 슬롯으로 수행된다. 무선시스템의 하나는, 전송을 개시하고, 기지국에 의해 통상적으로 행해지는 시간 동기화 및 전력제어를 담당한다. 네트워크 제어국은 자발적으로 또는 명령에 의해 네트워크에서의 타 무선시스템 중 어떤 시스템에 네트워크 제어를 전송한다. 하나 이상의 무선시스템으로부터의 전송이 충돌된 경우, 무선시스템의 하나가 더 짧은 시간 슬롯으로 전송할 때까지 무선시스템들은 전송을 다시 시도하도록 요구된다. 대화형 능력은 병렬로 역확산기(despreader)를 구비한 무선수신기를 구비함으로서 제공된다. 역확산기는 수신 무선시스템이 네트워크 상의 모든 타 무선시스템에 동시 전송 신호들을 분리하여 역확산하도록 할 수 있도록, 그리고 각각의 무선 전송에 개별적으로 응답되도록 한다. 동시 음성 및 데이터 통신은 역확산기를 구비한 수신기를 구비함으로서 달성될 수 있다. 역확산기는 다른 PN 코드에 의해 확산된 음성 및 데이터 정보 신호를 식별하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 애드-호크 P2P 무선시스템은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에서의 시분할이중화(TDD)기술을 사용하는 전송-메카니즘에 기초하는 것이 바람직하다. 시분할이중화(TDD)는 bits/hz/km2를 극대화할 수 있는 방법이다. 그러한 시스템은 상용 음성을 제공할 뿐만 아니라 데이터 및 영상 서비스의 송신 및 수신 양쪽에 적합하도록 할 수 있다. 시분할이중화(TDD)시스템은 전형적으로 패킷 데이터 시스템에 사용된다. 그러므로 그들은 가용 대역폭을 효과적으로 이용할 수 있다. 그 결과 최종 사용자에게 매우 효율적인 데이터 속도로 전송할 수 있다. TDD는 전형적으로 고정 유선 솔루션에서 사용되거나 점대점 무선시스템에서 사용된다. 이는 그것 자신의 스펙트럼 제한을 갖고 있기 때문이다. 그러나 TDD시스템은 지금까지 음성 시스템에는 알맞게 사용되지 않고 있다.
네트워크가 최고 용량에 다다른 경우 종래의 반송파 감지 다중 접속(CSMA)알고리즘에서는 리턴이 줄어든다는 것이 경험된다고 과거 연구에서는 제시하고 있다. 많은 최근 연구에서는 단일 공용 매체(single shared medium) 이상의 전송 용량을 제공하는 채널접근 알고리즘에 집중하고 있다. 이의 예는 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(CSMA/CA)알고리즘을 채용한 IEEE 802.11 무선 표준을 들 수 있다. 기본 서비스 셋(Basic Service Set:BSS) 내의 모든 이용자는 공통 채널 자원을 공유한다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 게이트웨이 및 게이트웨이 제어기 기능의 추가 및 이용을 수행하여 교환 셀룰러 네트워크(switched cellular network), PSTN, 인터넷, 및 타 네트워크와 상호접속할 수 있는 애드-호크 P2P 무선 접근시스템을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 외부 네트워크 및 본 발명에 따른 애드-호크 P2P 무선시스템 사이의 완전한 투명성(transparency)을 구비하고, 시스템에 의해 음성, 데이터 및 영상 콜의 전송 및 수신이 가능한 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 인터넷, 및 타 네트워크와의 상호접속을 제공하는 데 있다. 여기서 음성 콜은 셀룰러 교환 네트워크, PSTN, 또는 인터넷을 통해 송신 및 수신이 가능하고, 데이터 및 영상은 PSTN 또는 인터넷을 통해 송신 및 수신이 가능하다.
본 발명에 따른 시스템은 게이트웨이 및 게이트웨이 제어기(controller)를 이용한다. 게이트웨이 및 게이트웨이 제어기는 본 발명에 따른 시스템의 애드-호크 단말기 및 종래 또는 차세대 셀룰러 네트워크 또는 PSTN 또는 인터넷의 단말기들과의 사이에서는 인터레이싱(interlacing) 및 투명성을 제공한다. 본 발명의 구성요소는 상기에서 언급한 출원번호 09/815,157에서 개시된 애드-호크 전송의 라우팅 및 링크층을 추가한다. 본 발명에 따른 시스템은 상호연동 및 인터레이싱의 기능을 완벽히 수행하기 위해서 기초가 되는(underlying) 애드-호크 네트워크의 콜제어층 및 라우팅층에 능력을 부가한다.
셀룰러 교환 네트워크, PSTN, 인터넷 및 타 네트워크와 투명성 및 인터레이싱 기능을 갖는 본 발명의 애드-호크 P2P 무선시스템에 따르면, 시스템의 타, 애드-호크 무선단말기 사이에서 음성 콜, 데이터 콜, 또는 영상 콜 중 적어도 하나를 생성하고 수신할 수 있으며, 뿐만 아니라 셀룰러 교환 네트워크로, 그리고 셀룰러 교환 네트워크로부터 콜을 생성하고 수신할 수 있으며, PSTN, 인터넷, 및 타 네트워크로, 그리고 PSTN, 인터넷, 및 타 네트워크로부터의 모든 종류의 콜을 생성하고 수신할 수 있는 일련의 무선단말기들을 포함하는 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 애드-호크, P2P 무선시스템에서의 각각 무선단말기는 게이트웨이를 경유하여 외부 세계와 접속한다. 여기서 게이트웨이는 차례로 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 인터넷 등과 같은 외부 네트워크를 경유하여 발신 콜 및 입중계 콜의 설정을 제어하는 게이트웨이 제어기와 접속한다. 본 발명에 따른 애드-호크 무선시스템이 이러한 외부 네트워크와 투명성 및 인터레이싱을 갖도록 하기 위해, 게이트웨이 제어기에는 소프트웨어가 제공된다. 여기서 소프트웨어는 본 발명의 애드-호크 무선시스템의 무선단말기에 의해 사용자를 위한 외부 네트워크로부터, 또는 외부 네트워크 중 하나를 경유하여 목적지에 전송하기 위한 애드-호크 무선단말기로부터 수신된 정보를 투명성있게 번역할 수 있는 소프트웨어를 의미한다.
본 발명은 수반되는 도면을 참조하면 더욱 더 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 셀룰러 시스템에 의한 셀의 재사용을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템이 적절하게 사용될 수 있는 종래의 셀룰러-시스템 아키텍쳐를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3A 및 3B은 본 발명에 따른 시스템의 최종 사용자들 사이에서의 기본적인 애드-호크 통신을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래 또는 차세대 셀룰러 네트워크 시스템과 본 발명에 따른 시스템이 투명성있게 상호연동하고 인터레이싱하도록 하기 위한 본 발명에 따른 시스템의아키텍쳐를 도시한 도면이다.
도 5는 셀룰러 네트워크 시스템을 통해 단말기로의 그리고 단말기로부터의 콜을 투명성있게 라우팅하기 위한 시스템의 특별 게이트웨이를 갖는 본 발명에 따른 시스템의 단말기 사이에서의 라우팅 정보 테이블의 교환을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 시스템의 게이트웨이 또는 게이트웨이 제어기를 경유하여 종래 또는 차세대 셀룰러 네트워크 시스템의 이동전화 교환국(Mobile Switch Center:MSC)를 갖는 도 5의 단말기의 발신 프로세스를 도시한 신호 흐름 다이어그램이며, 여기서 콜은 본 발명의 애드-호크 무선시스템의 애드-호크 무선단말기로부터 셀룰러 네트워크 시스템으로 발신된다.
도 7은 애드-호크 단말기가 셀룰러 네트워크 시스템의 단말기로부터 콜을 수신하는 이동통신의 말단(termination)인 경우 셀룰러 네트워크 시스템의 MSC 및 본 발명에 따른 시스템의 게이트웨이 및 게이트웨이 제어기를 경유하여 본 발명의 애드-호크 무선 시스템을 처리하는 콜의 셀룰러 네트워크 활성화 프로세스를 도시한 도 6과 유사한 신호 흐름 다이어그램이다.
도 8은 본 발명에 따른 애드-호크 무선단말기 및 셀룰러 네트워크 시스템의 이동통신 가입자 사이의 콜이 말단(termination)인 경우 본 발명에 따른 애드-호크 무선시스템을 모바일-클리어링(mobile-clearing) 콜-프로세싱(call-processing)하는 것을 도시한 도 7과 유사한 신호 흐름 다이어그램이다.
도 9는 PSTN, 인터넷 서비스 제공자(ISP) 등과 같은 타 통신 네트워크에 연결될 수 있는 스탠드-얼론(stand-alone) 시스템으로서 본 발명에 따른 시스템이 사용된 것을 도시한 것으로 도 4와 유사한 개략적인 도면이다.
도 10A 내지 도 10C는 본 발명에 따른 시스템의 하드웨어 구성요소를 이용하여 콜이 전송될 수 있는 다른 방법을 도시한 개략적인 도면들이다.
도 11은 본 발명에 따른 시스템에서 사용되는 송수신기의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 시스템에서 사용되는 최종 사용자의 단말기의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 시스템에서 사용되는 라우터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 시스템에서 사용되는 게이트웨이를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 시스템을 통신 네트워크에 접속하기 위한 본 발명에 따른 시스템에서 사용되는 게이트웨이 제어기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 초기 파워-업의 경우에 본 발명에 따른 무선시스템의 애드-호크 무선단말기에 대한 초기 등록 프로세스를 도시한 플로우 차트이다.
도 17은 본 발명에 따른 무선시스템의 애드-호크 무선 단말기에 대해서 라우트-발견(route-discovery) 프로세스를 도시한 플로우 차트이며, 이는 타 무선단말기의 인근영역을 확립하여, 선택된 지능화 접근점(Intelligent Access Point:AIP) 또는 게이트웨이 중 하나와 등록을 설정하기 위한 것이다.
도 18은 선택된 게이트웨이에 대해서 본 발명에 따른 무선시스템의 애드-호크 무선단말기에 대한 실제적인 등록 프로세스를 도시한 도면이다.
도 19A 및 19B는 본 발명에 따른 무선단말기에 대한 콜 초기화(call initiation) 프로세스를 도시한 플로우 차트로서 본 발명의 게이트웨이 제어기와 링크된 외부 네트워크에 의해 서비스되는 목적지로 발송되는 발신 콜을 생성하기 위한 것이다.
그리고 도 20은 게이트웨이가 입중계 콜을 수신한 경우 게이트웨이 프로세싱을 도시한 플로우 차트이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템은 본 발명의 애드-호크 무선접근시스템(10)이 외부, 셀룰러-교환 네트워크와 링크되도록 기술될 것이다. 본 발명에 따른 애드-호크 무선 접근시스템은 4개의 중요한 특정 구성요소로 구성된다. 도 3A, 도 3B 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 4개의 구성요소는 음성 및 데이터 통신 중 적어도 하나를 수신 및 송신할 수 있는 복수의 이동통신 무선단말기(12), 적어도 하나의 라우터(14), 적어도 하나의 게이트웨이 노드(16), 및 적어도 하나의 셀룰러 게이트웨이 제어기(18)이며, 상기 게이트웨이 제어기는 종래 또는 차세대 셀룰러 네트워크 시스템의 주 교환국(Main Switching Center:MSC)(20)과 인터페이싱된다. 본 발명의 시스템 내에서 정의된 능력은 게이트웨이 노드(16) 및 게이트웨이 제어기(18) 내에 포함된다. 게이트웨이 제어기(18)는 상호연동하거나 또는 인터레이싱하는 프로토콜 모두를 집중화시킨다. 애드-호크 무선단말기(12)는 도 3A에 도시된 대로 상호 직접적으로 통신할 수 있으며, 또는 도 3B에서 도시된 바와 같이 타 애드-호크 단말기(12)를 통해 간접적으로 통신할 수도 있다. 또한 라우터들 및 게이트웨이 노드들은 하기에서 언급된 바와 같이 하나의 게이트웨이에 의해 서비스되는 애드-호크 단말기(12)를 타 게이트웨이에 의해 서비스되는 타 애드-호크 단말기에 접속하기 위하여 사용되며, 이는 상기에서 언급된 출원 시리얼번호 09/815,157에 개시되어 있다. 또한 본 발명에 따르면, 도 4에서 도시된 바와 같이 게이트웨이는 게이트웨이 노드(16) 및 게이트웨이 제어기(18)을 경유하여 각각의 애드-호크 단말기와 셀룰러 교환 네트워크를 접속한다.
라우터, 게이트웨이, 및 게이트웨이 제어기는 본 발명에 따른 시스템의 중요한 특징들이다. 이러한 구성요소의 추가, 및 이들 구성요소들이 셀룰러 MSC에 상호연동 및 통합을 제공하는 방법은 하기에서 상세히 언급될 것이다.
셀룰러 네트워크 시스템과 상호연동하고 통합하여 애드-호크 단말기가 상호 통신할 수 있는 방법은 매우 많다. 상기에서 언급한 바와 같이 단말기들(12)은 상호 직접적으로 통신할 수 있으며(도 3A 참조), 또는 단말기들은 다른 단말기들(12) 및/또는 라우터들(14), 및/또는 게이트웨이들(16)을 통해 간접적으로 통신할 수 있다. 단말기들이 게이트웨이들(16)을 통해 통신할 경우, 그러한 통신은 홉의 수, 또는 노드의 수를 최소화할 수 있으며, 그리고 이를 통해 단말기는 게이트웨이(16) 및 게이트웨이 제어기(18)을 경유하여 교환 셀룰러 네트워크와 통신할 수 있다. 애드-호크 무선단말기(12)와 교환 셀룰러 네트워크 사이의 상호연동을 위해 패킷 네트워크 내의 보이스-오버-IP(Voice-over-IP:VoIP)전화를 위한 H.323 프로토콜이 사용되고, 게이트웨이(16) 및 셀룰러 교환 네트워크의 MSC 사이에서는 IS-634가 사용된다. 그러나 VoIP는, MEGACO 또는 SIP와 같은 다른 프로토콜을 사용하여 달성될 수도 있으나 반면 게이트 및 MSC 사이의 접속은 GSM-A과 같은 프로토콜들이 사용될 수 있다. VoIP 콜-설정 메시지는 TCP/IP를 이용하는 제어메시지이며, 어떤 타 온-디멘드(on-demand) 데이터 패킷처럼 보이는 제어메시지이다. 게이트웨이로 낮은 대기 전송(low latency transport)을 위한 서비스 품질(QoS)이 표시된 UDP 패킷은 실제적인 보이스-페이로드(voice-payload)이다. 바람직한 실시예에서는, H.323-특정 G.729 음성부호기가 사용된다. 이 경우에, 음성 패킷은 전화링크를 통하여 전송되기 위해 G.711으로 번역된다. 각각의 애드-호크 무선단말기는 게이트웨이에서의 번역활동을 감소시키기 위해 G.711모드에서 엔코딩하는 능력을 갖는다. 선택은 느린 데이터 속도 및 높은 품질 사이에서의 시스템 엔지니어링 레벨 상의 이율배반성(trade-off)에 기초한다. 애드-호크 단말기(12)가 성공적으로 교환 셀룰러 네트워크와 상호연동 및 인터레이싱할 수 있도록 하기 위해서, 단말기는 외부 교환 셀룰러 네트워크의 MSC와 상호접속된 게이트웨이 제어기(18)을 통해, 원하는 네트워크에 접근점(access point)을 발견할 수 있어야 한다. 더욱이 외부 교환 셀룰러 네트워크는 애드-호크 시스템 그 자체의 복잡성을 인지할 필요없이 애드-호크 단말기(12)로의 통신을 지향하도록 하는 것이 가능해야 한다. 복잡성의 불인지는 게이트웨이 제어기(18)에 의해 제공된 커플링이 투명성이 있다는 것을 의미한다. 외부 네트워크과 상호연동 또는 통합하는 선택된 방법의 함축 또는 장점은 특징과 서비스가 셀룰러 주 교환국(MSC)를 경유하여 애드-호크 단말기(12)에 제공되고, 그러므로 표준 셀룰러 전화에 제공되는 특징과 서비스에 일관성이 있다는 것이다.
본 발명에 따른 애드-호크 네트워크 시스템에서 각각의 게이트웨이 노드(16)는 특별 등급의 장치로서 그 자체를 인식하다. 그럼으로서 각각은 외부 교환 셀룰러 네트워크를 접근할 수 있는 능력을 갖는다. 이러한 정보는 애드-호크 네트워크 프로토콜 내의 제어 또는 예약 정보 채널 상의 메시징의 일부분으로서 제공된다. 그 결과, 단말기(12)는 게이트웨이(16)를 즉시 식별할 수 있다. 외부 셀룰러 네트워크의 일부분으로 고려되기를 원하는 애드-호크 단말기(12)는, 노드 또는 홉으로서 제공되는 타 애드-호크 단말기를 경유하여, 전형적으로 게이트웨이 노드(16)를 게이트웨이에 우선 등록해야 할 것이다. 이것은 라우팅 테이블을 교환함으로서 달성될 수 있으며(도 5 참조), 라우팅 테이블의 교환은 종래 및 공지의 방법에 의해 달성될 수 있다. 이것은 단말기 그 자체의 초기화 프로세서의 일부분이다. 단말기(12)는 각각 선택된 게이트웨이(16)에 등록 메시지로 그 자체를 식별할 것이다. 게이트웨이(16)는 도 6에서 도시하는 바와 같이 등록 메시지를 수신하는 즉시 다음의 기능을 수행할 것이다. 그것은 GSM-A 인증 및 로케이션-업데이트 절차를 이용하는 게이트웨이 제어기(18)을 통해 단말기의 인증을 입증하는 것이다. 그리고 나서 해당 단말기를 위해 게이트 내에서 임시 주소를 제공한다. 이는 이 단말기와의 또 다른 통신을 위해 게이트웨이 제어기(18)의 데이터베이스에 축적된다. 게이트웨이(16)은 각각의 게이트웨이(16)에 링크된 모든 단말기(12)의 데이터베이스인 '액티브 레지스터'(Active Register:AR)에서 단말기의 기록을 생성한다. 어떠한 미래 시점에서, 단말기는 현 게이트웨이의 범위를 넘어 움직일 수도 있다. 그러면 새로운 게이트웨이(18)에 등록할 필요가 있을 것이다. 새로운 게이트웨이는 게이트웨이 제어기(18)과 함께 원래 게이트웨이에서와 동일한 일련의 절차를 경험할 것이다. 그러나 MSC와의 GSM-A 상호작용을 요구하지는 않을 것이다. 임시 주소의 업데이트와 더불어 게이트웨이 제어기(18)는 원래 게이트웨이의 액티브 레지스터 데이터베이스에서 해당 단말기가 제거되도록 알린다.
단말기(12)는 통상적으로 상호 경로를 제공할 수 있도록, 그리고 각 단말기를 통해 멀리 있는 단말기로 경로를 제공할 수 있도록, 라우팅 테이블 정보를 교환한다. 전형적으로 이러한 교환은 매 2초마다(every couple of second) 발생한다. 라우팅 테이블은 양 단말기 사이의 링크 품질, 단말기 사이의 거리, 및 각 단말기의 정체(congestion) 레벨의 지시에 대한 정보를 포함한다. 게이트웨이(16)는 현 필드의 범위 밖으로 단말기 및 네트워크를 접근할 수 있는 특별 등급의 단말기로서 그 자신을 인식한다.
도 6을 참조하면, 콜-발신(call-origination) 프로세스가 도시되어 있다. 볼드체로 지시된 메시지는 IS-634 메시징이고, 반면에 이탤리체로 도시된 것은 H.323 메시징이다. 단말기(12)가 MSC(20)을 경유하여 셀룰러 네트워크의 원격 가입자와 통신하기 위해 콜을 발신한 경우, 단말기는 연결되기를 원하는 목적지를 식별하기 위해 단말기가 등록된 게이트웨이와 설정-대화(setup-dialog)를 개시할 것이다. 게이트웨이는 목적지 어드레싱 또는 라우팅을 알지 못하기 때문에, 게이트웨이는 라우팅 정보를 위해 게이트웨이 제어기(18)에게 문의할 것이다. 게이트웨이 제어기는 셀룰러 네트워크와 결합된 셀룰러-네트워크 게이트웨이에 접속할 것이다. 그리고초기에는 IS-634 프로토콜의 설정 메시징으로 MSC와 통신할 것이다. MSC는 또 다른 기지국 제어기(BSC)로서의 게이트웨이 제어기로부터 유입되는 모의의(simulated) 콜-발신 요청을 알고 있다. 그리고 IS-634 포맷의 '콜 진행(Call Proceeding)'메시지로 게이트웨이 제어기에 응답하여 게이트웨이 제어기가 콜-설정이 진행 중이라고 알리도록 할 것이다. 특정 RF 채널 할당을 위해 MSC는 또한 IS-634포맷의 '할당 요청(assignment request)'을 게이트웨이 제어기로 전송한다. 그러면 게이트웨이 제어기는 MSC를 위해 RF-채널 할당을 모의할 것이고, IS-634포맷의 '할당 완료(assignment complete)'메시지를 MSC에 리턴한다. 이 때, 게이트웨이 제어기는 호출음과 같은 H.323 메시징으로 '경고(alerting)'메시지를 발신 애드-호크 단말기에 전송한다. 그러면 MSC는 IS-634메시징으로 게이트웨이 제어기로 그 자신의 '경고'메시지를 리턴한다. 그리고 난 후에 콜은 접속된다. 음성 패킷은 게이트웨이 또는 게이트웨이 제어기에서 UDP 음성 패킷으로부터 PCM으로 변환된다. 그리고 반대로 셀룰러 네트워크의 무선단말기로부터의 음성 패킷도 마찬가지이다. VoIP는 또한 MEGACO 또는 SIP프로토콜에 기초할 수 잇다. 반면에 게이트웨이 제어기 및 MSC 사이의 메시징은 IP 도메인 네임 서버에 의해 제공되는 URL 변환 또는 SS7에서 글로벌 주소 변환일 수 있다. 이것은 GSM-A 메시징으로 끝날 것이다.
도 7을 참조하면, 셀룰러 네트워크의 원격 가입자가 콜을 발신한 경우 및 애드-호크 단말기(12)가 이동통신 말단(termination)인 경우의 콜-설정을 도시하고 있다. 볼드체로 지시하는 메시지는 IS-634 메시징이고, 반면에 이텔릭체로 도시된 것들은 H.323 메시징이다. 본 발명에 따른 시스템(10)의 단말기(12)에 접속하기를원하는 셀룰러 사용자는 애드-호크 무선시스템(10)의 각 단말기에 대해 전화번호 또는 다른 식별 데이터를 가질 것이고, 여기서 전화번호는 MSC(20)에 의해 이해가능하다. 주소는 단말기에 서비스하는 게이트웨이 제어기(18)의 아이덴티티(identity)를 지적할 것이다(여기서 게이트웨이 제어기는 MSC에 기지국 제어기로서 행동한다). MSC로부터 게이트웨이 제어기로 '호출 요청(paging request)'인 외부 요청이 수신되는 즉시 게이트웨이 제어기(18)은 '호출 응답(paging response)'으로 응답할 것이다. 게이트웨이 제어기는 MSC로부터 수신된 전화번호를 말단 애드-호크 단말기의 주소로 번역한다. 그리고 각각의 단말기(12)가 등록될 현 게이트웨이(16)를 결정할 것이다. 그리고 외부 네트워크에 라우팅 정보를 제공하며, 그 결과 각각의 게이트웨이(16)을 통해 애드-호크 단말기와 설정되는 가상 접속이 가능할 것이다. 그러면 MSC는 '설정(setup)'메시지를 게이트웨이 제어기로 보낸다. 그리고 MSC로 '콜 진행(call proceeding)' 메시지는 리턴된다. 그러면 게이트웨이 제어기는 지시된 라우팅 경로를 경유하여 애드-호크 단말기와의 설정을 확립한다. 애드-호크 단말기는 H.323의 '경고'메시지를 게이트웨이 제어기로 보낸다. 그리고 게이트웨이 제어기는 MSC로 IS-634의 '경고'메시지를 보낸다. 그리고 나서 콜은 접속되고, 음성 패킷은 게이트웨이 또는 게이트웨이 제어기에서 UDP 음성 패킷으로부터 PCM으로 변환되고, 반대로 셀룰러 네트워크의 무선단말기로부터의 음성메시지로 마찬가지이다.
도 8을 참조하면, 애드-호크 단말기(12) 및 셀룰러 네트워크의 원격 가입자 사이로부터의 콜이 완료된 후에 '모바일 클리어링(mobile clearing)' 프로세스를도시하고 있다. 볼드체로 지시된 메시지는 IS-634 메시징이고, 반면에 이탤릭체로 도시된 것들은 H.323 메시징들이다. 애드-호크 단말기는 게이트웨이 제어기로 H.323의 '단절(disconnect)'메시지를 보내면서 단절된다. 그리고, 게이트웨이 제어기는 MSC로 IS-634로 '클리어 요청(clear request)'을 보낸다. MSC가 '클리어 명령(clear command)'을 게이트웨이 제어기로 보내면, 게이트웨이 제어기는 애드-호크 단말기로 '단절'메시지를 보낸다. 애드-호크 단말기는 게이트웨이 제어기로 '해제 완료(release complete)'메시지로 응답하고, 게이트웨이 제어기는 MSC로 '클리어 완료(clear complete)'메시지를 보낸다.
상기에서의 기술은 애드-호크 무선시스템(10) 및 외부 교환 셀룰러 네트워크 사이의 음성 콜의 접속에 관계된 것이다. 그러나 단말기(12)는 데이터 및 영상 메시지를 전송 및 수신할 수 있다. 이러한 목적을 위해 본 발명의 애드-호크 무선 시스템(10)은 외부 PSTN 또는 인터넷 서비스 제공자(ISP), 또는 타 외부 네트워크에 접속된다. 그러므로 단말기가 IP 데이터 메시지인 데이터 콜의 발신을 개시한 경우, 각각의 게이트웨이(16)은 그것을 데이터 메시지로서 인식할 것이고, 상기 콜을 게이트웨이 제어기(18)로 경로제공할 것이다. 게이트웨이 제어기(18)는 상기 콜을 외부 PSTN,ISP 등과 결합된 또 다른 게이트웨이로 지향하게 한다. 게다가 하기에서 상세히 서술된 바와 같이 교환 셀룰러 시스템에 링크되어 있다.
단말기(12)에 의한 게이트웨이(16)로의 초기 데이터-콜 요청은 도 7에서 도시된 것과 동일한 방법으로 수행된다. 그러나 게이트웨이 제어기(18)는 외부 셀룰러 시스템이 다룰 수 없는 것으로서 콜-요청을 인식할 것이다. 이에 의해 적절한외부 네트워크와 결합하여 동작하는 게이트웨이 중 다른 하나로 상기 요청에 대한 경로가 제공될 것이다. 여기서 적절한 외부 네트워크는 인터넷 접근을 위한 IPS 또는 PSTN과 같은 적절한 서비스 제공자와 통신할 수 있다.
도 9 내지 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(30)의 4개의 중요 구성요소를 스탠드-얼론(stand-alone), P2P, 이동통신 무선 네트워킹 시스템으로서의 능력면에서 기술될 것이다. 상기 이동통신 무선 네트워킹 시스템은 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 인터넷 등과 같은 외부 통신 네트워크와 연결되어 동작할 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 애드-호크 접근 네트워크를 위해 정의된 4개의 특정 구성요소가 있다. 게이트웨이 제어기(32)(도 14 참조)는 외부 네트워크와 상호연동하는 모든 프로토콜을 집중화한다. 단말기(34)는 직접적으로 상호 통신할 수 있으며, 라우터(36), 또는 게이트웨이(38)을 통해 간접적으로 통신할 수도 있다. 그리고 게이트웨이/게이트웨이 제어기를 경유하여 타 네트워크와 통신할 수 있다. 비록 게이트웨이 제어기의 기능이 일부 네트워크 구성에서 게이트웨이에 분산될 수 있으나 명확을 기하기 위해 게이트웨이 제어기의 기능은 게이트웨이로부터 분리되어 기술될 것이다.
무선장치(radio), 기저대역모뎀, 및 프로세서의 결합은 송수신기(40)(도 11 참조)이며, 여기서 프로세서는 링크층 및 라우팅 소프트웨어를 제공하고, 송수신기의 링크층 및 라우팅 소프트웨어는 프로토콜 스택의 일부를 형성한다. 송수신기는 다른 무선 스펙트럼들 및 표준들이 기본 링크층 및 라우팅 소프트웨어의 변화없이 물리층에서 지지될 수 있는 방식으로 특정된다. 송수신기(40)는 IEEE-802 이더넷또는 PCMIA과 같은 컴퓨터 산업 표준인 네트워크 인터페이스(NI)를 구비한다. NI의 유일한 목적은 단말기에서의 소프트웨어 어플리케이션 구성요소 또는 게이트웨이에서의 네트워킹 구성요소와의 통신을 지지하는 것이다.
사용자 단말기(34)(도 12 참조)는 노트북 컴퓨터 또는 PDA와 같은 어플리케이션 프로세서 및 송수신기(40)를 구비한다. 어플리케이션 프로세서는 기본적인(underlying) 전송에 이용할 수 있는 사용자 인터페이스 및 소프트웨어 어플리케이션을 제공한다. 사용자 단말기는 제한된 배터리에 기초한 전원공급장치를 구비할 수 있다. 라우터(36)(도 13 참조)는 영구 전원공급장치를 구비한 송수신기(40)을 포함한다. 라우터는 하기에서 언급하는 바와 같이 네트워크의 배치에서 특정한 기능을 갖는다. 게이트웨이(38)(도 14 참조)는 송수신기(40), 및 게이트웨이 제어기(32)의 광역통신망(WAN)에의 물리적 접속장치를 구비한다. 게이트웨이 제어기의 기능은 게이트웨이에 분산되는 것도 가능할 것이다. 게이트웨이 제어기(32)는 다수의 애드-호크 게이트웨이(38)를 집합하고, 완전한 네트워크(도 15 참조)를 위해서 상호연동 게이트웨이, 요금(billing), 프로비젼닝(provisioning), 및 타 관리 기능과 같은 공통된 서비스를 제공한다. 게이트웨이 제어기(32)는 홈위치 레지스터(Home Location Register:HRL), 또는 네임 서버(50), 매체자원 관리자(Media Resource Manager:MRM)(52), 망운용센터(Network Operation Center:NOC)(54), 콜제어(56), TCP/IP 인터넷 접속게이트웨이(58), 셀룰러 네트워크에의 IS-41/GSM-MAP 하드웨어 인터페이스(60), PSTN 인터페이스 접속 PCM(62), 및 광역통신망(WAN)(64)로 구성되어 있다. MRM(52)는 음성 메일과 같은 하드웨어,모든 회로 사용중(busy) 등과 같은 기록된 메시징을 포함하고, NOC(54)는 요금, 회계, 관리 등에 대한 작동을 포함하고, 콜 제어(56)는 음성 메일, 콜 포워딩 등 또는 가입자가 계약하는 것을 위한 것이다.
애드-호크 단말기(34)가 이러한 상호연동의 디자인에서 상호 통신할 수 있는 방법은 다양하다. 단말기들은 상호 직접적으로 통신할 수 있으며, 다른 단말기들 및/또는 라우터들을 통해 간접적으로 통신할 수 있다(도 10A 참조). 그리고 그들은 홉을 최소화하는 게이트웨이를 통해 통신할 수도 있으며(도 10B 참조), 그리고 그들은 게이트웨이 및 게이트웨이 제어기를 경유하여 타 통신네트워크와 통신할 수 있다(도 10C 참조). 어떤 경우에 단말기는 현 게이트웨이의 범위를 넘어 이동할 수 있으며, 이 경우에는 단말기는 새로운 게이트웨이에 등록할 필요가 있다. 새로운 게이트웨이는 원래 게이트웨이와 동일한 일련의 과정을 경험할 것이다. 그러나 게이트웨이 제어기는 임시 주소를 업데이트하면서 원래 게이트웨이에게 주소 레지스터(AR)으로부터 해당 단말기를 제거하라고 알린다. 단말기(34)가 외부 네트워크와 직접적으로 통신하기를 원할 때, 단말기는 목적지를 식별하는 새로운 게이트웨이(38)와 대화를 개시할 것이다.
단말기(34)에 접속하기를 원하는 PSTN과 같은 외부 네트워크 사용자는, 해당 네트워크에 의해 이해가능한 주소를 갖는다. 해당 주소는 단말기를 인정한(own) 게이트웨이 제어기(38)에서의 아이덴티티(identity)로 변환될 것이다. 외부 요청을 수신하는 즉시 게이트웨이 제어기(32)는 단말기가 접근하려는 현 게이트웨이(38)를 결정할 것이고, 외부 네트워크에 라우팅 정보를 제공하여 게이트웨이를 통해 해당단말기에 가상 접속이 확립가능토록 한다.
도 16 내지 도 20을 참조하면, 외부 교환 셀룰러 네트워크에 접근하기 위해서 초기 파워-업 및 게이트웨이에의 등록에 대한 애드-호크 무선단말기(34)의 프로세스에 대한 플로우 차트가 도시되어 있다. 도 16에서는 단말기가 초기 파워-업하거나 다른 무선단말기의 새로운 인근영역으로 들어간 경우(블럭 110), 해당 단말기는 다른 단말기에 의해 전송된 메시지를 청취할 것이다(블럭 112). 업저베이션 타이머(observation timer)(114)는 해당 단말기가 인근 단말기로부터의 통신을 청취하기 위한 충분한 시간을 갖도록 설정된다. 그것은 데이터 채널상에서 ACK 및 NACK 등에 대치되는 것 처럼 예약 채널 상에서 RTS/CTS 신호에 대해 청취한다. 그러면 수신된 RTS/CTS 신호에 기초하여(블럭 116) 단말기 컴퓨터는 라우팅 테이블을 생성한다(블럭 118). 인근 단말기에 기초하여 초기 라우팅 테이블을 생성한 후에 등록 요청 메시징을 보냄으로서 자기 선전을 한다(블럭 120). 폴 타이머(poll timer)(블럭 122)은 많은 단말기로부터의 청취를 위해 충분한 시간을 갖도록 한다. 그 결과 많은 다른 게이트웨이들(IAP's)이 발견될 수 있으며, 그로 인해 가장 최적의 게이트웨이를 결정할 수 있거나 게이트웨이가 인근에서 가용하지 않은지 여부를 결정할 수 있다.
도 17을 참조하면, 적어도 에너지 라우팅, 음성 또는 데이터 콜, 서비스 품질(QoS) 특성에 기초하여 등록될 게이트웨이를 결정하는 라우트 발견(Route Discovery)이 도시되어 있다. 단말기는 선전하는 메시지에 응답하는 인근영역의 타 무선단말기로부터 청취하며, 그리고 그에 기초하여 라우팅 테이블을 업데이트시킨다(블럭 130). 상기에서 언급한 대로, 폴 타임(블럭 132)은 가장 최적의 게이트웨이를 결정할 수 있도록 하기 위해서 많은 다른 게이트웨이가 발견되도록 충분한 시간을 허여한다. 해당 단말기 및 다른 인근영역 단말기들 사이의 정보 교환은 해당 단말기가 라우팅 테이블을 업데이트하도록 한다(블럭 134). 라우트 업데이트의 일부로서 해당 단말기에 대해 얼마나 많은 게이트웨이가 가용한지를 살펴본다(결정 블럭 136). IAP's가 발견된 경우, IAP's는 최적의 것을 선택하고, 소프트웨어 모듈은 선택된 최적의 것과 결합되도록 설정된다(블럭 140). 이는 하기에서 언급될 도 18에서의 등록 프로세스를 경유하여 수행된다(블럭 141). IAP가 발견되지 않은 경우, 그러면 폴타이머는 재설정된다(블럭 142). 이는 도 16에서처럼 다시 선전과정(advertise)을 시작하기 위해서이다(블럭 144). 이러한 과정은 계속될 것이나, 반면에 이것은 외부세계와는 통신하지 않는 고립 네트워크의 부분으로서이다.
도 18을 참조하면, IAP 또는 게이트웨이와의 등록 프로세스(registration process)를 도시하고 있다. 해당 단말기는 선택된 IAP에 인증 요청(authentication request)을 전송할 것이고(블럭 150 및 152), 이는 시리얼 넘버 또는 이와 유사한 것이며, IAP로 보내질 것이다(블럭 154). 인증된 경우, 해당 IAP는 고유 전화번호와 같은 네트워크 ID인 등록 데이터 정보를 보낼 것이다(블럭 156). 그러면 해당 단말기는 선택되어 등록된 IAP에 대한 IP 주소를 업데이트한다. 이 모든 것은 무선 송수신기에 의해 수행된다. 그러면 송수신기는 콜을 위한 준비가 됨을 단말기 컴퓨터에 알린다(블럭 159). 이 경우 콜 발신을 기다리며(도 19 참조) 단말기의 호스트컴퓨터는 휴지상태이다(블럭 160).
도 19를 참조하면, 선택된 IAP 및 게이트웨이 제어기를 경유하여 외부 교환 셀룰러 네트워크에 대한 음성 콜의 콜-개시(call initiation) 프로세스를 도시하고 있다. 해당 호스트 컴퓨터는 콜-요청을 개시하고 발신할 콜을 생성한다(블럭 162). 발신 콜은 무선 송수신기로의 TCP 메시징이다. 해당 라우트는 호스트 컴퓨터에 의해 결정되고(블럭 164), 해당 송수신기는 결합된 IAP로, 데이터 채널 상의 ACK, NACK 등 또는 예약 채널 상의 RTS 및 CTS 신호과 같은 적절한 메시징을 발송한다(블럭 166). 그러면 해당 호스트 컴퓨터는 액티브 상태가 된다(블럭 168). 그 후 라우팅 정보는 결정되고(블럭 170), 목적지의 전화번호를 포함하는 라우팅 정보는 발송된다(블럭 172). 이러한 번호는 단말기와 결합된 게이트웨이(IAP)에 전송되고, 그러면 게이트웨이는 게이트웨이 제어기로 해당 콜을 중계한다(블럭 174). 게이트웨이 제어기는 인터페이스 접속장치에 접속할 것을 결정한다. 외부 교환 셀룰러 네트워크에 대한 콜이라면, 그러면 해당 콜은 IS-41/GSM-MAP 하드웨어 인터페이스 또는 게이트웨이로 향한다. PSTN에 대한 콜이라면, 그러면 해당 콜은 PSTN 인터페이스 접속 PCM로 향한다. IP 프로토콜을 사용하는 ISP에 대한 콜이라면, 그러면 해당 콜은 직접적으로 TCP/IP 인터넷 접속 게이트웨이로 향한다. 콜 종료(termination) 후에, 각각의 전용 인터페이스 또는 게이트웨이는 해당 콜을 해제하고(블럭 176), 그리고 관련된 게이트웨이를 경유하여 해당 단말기로 적절한 메시지를 보낸다. 그러면 해당 단말기는 그러한 콜을 위해 라우팅 테이블을 업데이트시킨다(블럭 178). 이는 라우팅 테이블로부터의 해당 콜 정보가 완전히 삭제될 것이라는 것을 의미한다. 그러면 해당 단말기는 그 게이트웨이(IAP)에 대한 접속으로부터 해제되고(블럭 180), 호스트 단말기는 휴지 상태로 리턴한다(블럭 182).
도 20을 참조하면, 콜이 수신된 경우에서의 라우터/게이트웨이 실행(action) 프로세싱이 도시되어 있다. 콜이 수신된 경우, 그것은 외부 교환 네트워크로부터 유입된 경우라면 게이트웨이 제어기에 의해 번역된 IP-메시지, 또는 ISP로부터 또는 그것이 등록된 타 애드-호크 단말기로부터 유입된 경우라면 직접적인 IP 메시지이다. 자기 자신을 위한 콜을 의미하는 로컬 콜인지여부가 결정되고,(블럭 188) 로컬 콜인 경우 해당 메시지가 자기 자신의 호스트 컴퓨터로 전송된다(블럭 190). 로컬 콜이 아닌 경우, 이는 애드-호크 단말기를 대한 애드-호크 네트워크 콜이고, 이에 대한 가장 최적의 라우트가 결정된다(블럭 192). 이러한 경우에, 해당 콜이 지향하는 단말기가 해당 게이트웨이에 등록되었으므로 해당 콜은 단말기로 전송된다. 그러면 해당 콜은 포워딩된다(블럭 194).
본 명세서는 본 발명의 특정 실시예로 기술되고 도시되었으나 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 이로부터 다양한 변형물 및 응용물이 가능하다고 이해할 수 있을 것이다.

Claims (31)

  1. 콜의 라우팅 경로를 결정하는 소프트웨어 수단을 갖는 제어 프로세서, 및 무선송수신기를 각각 구비한 일련의 원격무선단말기;
    상기 일련의 원격무선단말기와 통신하도록 동작하는 적어도 하나의 게이트웨이;
    상기 적어도 하나의 게이트웨이와 통신하도록 동작하는 게이트웨이 제어기;를 포함하고,
    상기 게이트웨이 제어기는, 광역통신망(WAN), 콜들이 목적지로 향하도록 하는 콜 제어 및 라우팅 수단, 및 상기 광역통신망을 외부 네트워크에 접속하는 상호 접속수단을 구비하고, 이를 통해 상기 무선단말기로부터 발신 콜들은 상기 외부 네트워크에 의해 서비스되는 목적지로 향하도록 하고, 상기 외부 네트워크로부터 발신된 콜들은 상기 무선단말기로 향하도록 하고,
    상기 콜 제어 및 라우팅 수단은, 상기 무선 단말기로부터의 발신 콜이 상기 적어도 하나의 게이트웨이 및 상기 외부 네트워크의 중계를 경유하여 목적지로 향하도록 하고, 외부 네트워크로부터의 콜이 상기 적어도 하나의 게이트웨이를 경유하여 상기 무선단말기로 향하도록 하는 라우팅정보수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 교환 셀룰러 네트워크, PSTN 및 인터넷 서비스 제공자(ISP) 중 적어도 어느 하나와 상기 WAN을 접속하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 교환 셀룰러 네트워크로부터 수신된 식별정보를 번역하고, 상기 적어도 하나의 게이트웨이로부터 수신된 식별정보를 번역하는 인터페이싱 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    교환 셀룰러 네트워크, PSTN 및 인터넷 서비스 제공자(ISP) 중 적어도 어느 하나와 협력하여; 상기 상호접속수단은, 상기 교환셀룰러 네트워크, PSTN 및 인터넷 서비스 제공자(ISP) 중 적어도 어느 하나와 상기 WAN을 접속하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 교환 셀룰러 네트워크로부터 수신된 식별정보를 번역하고, 상기 교환 셀룰러 네트워크에 전송하기 위해서 적어도 하나의 게이트웨이로부터 수신된 식별정보를 번역하는 인터페이싱 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 WAN에 상기 교환 셀룰러 네트워크를 접속하는 제1 접속수단, 및 상기 WAN에 상기 PSTN을 접속하는 제2 접속수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 WAN에 상기 교환 셀룰러 네트워크를 접속하는 제1 접속수단, 및 상기 WAN에 인터넷 서비스 제공자를 접속하는 제2 접속수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  8. 무선송수신기 및 제어 프로세서를 각각 갖는 일련의 원격 무선단말기, 상기 일련의 원격무선단말기의 적어도 일부와 통신하도록 동작하는 적어도 하나의 게이트웨이, 및 상기 적어도 하나의 게이트웨이와 통신하도록 동작하는 게이트웨이 제어기를 구비한 애드-호크 무선시스템에서, 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로부터의 발신 콜을 접속하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 무선단말기로부터 발신 콜을 게이트웨이로 라우팅하는 단계;
    (b) 상기 게이트웨이로부터 상기 콜을 상기 게이트웨이 제어기로 전달하는 단계;
    (c) 상기 게이트웨이 제어기를 경유하여 상기 콜을 외부 네트웨크에 접속하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로부터의 발신 콜을 접속하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    (d) 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 및 인터넷 서비스 제공자 중 하나에 상기 발신 콜을 접속하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로부터의 발신 콜을 생성하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    (d) 상기 무선단말기를 게이트웨이에 등록하는 단계;
    (e) 상기 (d)단계는, 상기 게이트웨이에 접속경로를 위한 라우팅 테이블을 결정하는 과정 및 상기 게이트웨이에 인증정보를 보내는 과정을 포함하는 단계;를 상기 (a)단계 전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로부터의 발신 콜을 생성하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    (f) 상기 게이트웨이로부터 상기 무선단말기로 등록식별정보를 전송하는 단계;를 포함하고, 이를 통해 상기 무선단말기는, 고유하게 식별되는 것을 특징으로하는 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로부터의 발신 콜을 생성하는 방법.
  12. 무선송수신기 및 제어 프로세서를 각각 갖는 일련의 원격무선단말기, 상기 일련의 원격 무선단말기의 적어도 일부와 통신하도록 동작하는 적어도 하나의 게이트웨이, 및 상기 적어도 하나의 게이트웨이와 통신하도록 동작하는 게이트웨이 제어기를 구비한 애드-호크 무선시스템에서, 상기 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 외부 네트워크로부터 상기 게이트웨이 제어기로 입중계 콜을 전송하는 단계;
    (b) 상기 게이트웨이 제어기로부터 게이트웨이로 상기 입중계 콜을 중계하는 단계;
    (c) 상기 게이트웨이로부터 상기 무선단말기에 상기 콜을 라우팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    (d) 교환 셀룰러 네트워크 및 PSTN 중 하나로부터 상기 입중계 콜을 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    (d) 게이트웨이에 상기 무선단말기를 등록하는 단계;
    (e) 상기 (d)단계는, 상기 게이트웨이에 접속경로를 위한 라우팅테이블을 결정하는 과정 및 상기 게이트웨이에 인증정보를 보내는 과정을 포함하는 단계;를 상기 (c)단계 전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 유입된 콜을 수신하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    (f) 상기 게이트웨이로부터 상기 무선단말기로 등록식별정보를 전송하는 단계;를 포함하고, 이를 통해 상기 무선단말기는, 고유하게 식별되는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 (d)단계 전에,
    (f) 상기 무선단말기가 예약 채널을 통해 인근영역에서 타 무선단말기에 의해 전송되는 RTS/CTS 통신 신호를 청취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 (f)단계 후, 상기 (d)단계 전에,
    (g) 상기 무선단말기가 등록될 최적의 게이트웨이를 결정하기 위해 인근영역에서의 타 무선단말기들에게 등록요구 통신신호를 보내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 (g)단계는,
    (h) 라우팅 정보의 교환이 가능하도록 인근영역에서의 복수의 타 무선단말기로부터 신호를 수신하기 위해서, 그리고 복수의 게이트웨이에 등록할 수 있는 능력을 제공하기 위해서 상기 등록요청 통신신호에 대해 폴 타이머를 경유하여 충분한 시간을 허여하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 (h)단계는,
    (i) 상기 (d)단계가 수행되도록 하기 위해서 적어도 하나의 타 무선단말기와의 라우팅 교환 정보가 적어도 하나의 게이트웨이와의 통신을 설정할 때까지 계속해서 상기 톨 타이머를 리셋하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템 외부 네트워크로부터 상기 애드-호크 무선시스템의 무선단말기로 입중계 콜을 수신하는 방법.
  20. 무선 송수신기 및 메모리수단을 갖는 상기 송수신기용 제어 프로세서를 각각 구비한 일련의 원격 무선단말기를 포함하고, 상기 각각의 무선단말기는, 상기 무선단말기로부터 생성된, 또는 상기 무선단말기에 의해 수신된 콜의 라우팅 경로를 결정하는 소프트웨어 수단을 구비하고, 상기 소프트웨어 수단은 타 무선단말기의 라우팅 경로에서 일 노드로서 상기 무선단말기를 설정하는 수단을 구비하는 애드-호크 무선시스템의 개선에 있어서,
    상기 일련의 원격 무선단말기의 적어도 일부와 통신하도록 각각 동작하는 복수의 게이트웨이;
    상기 복수의 게이트웨이와 통신하도록 동작하는 게이트웨이 제어기;를 포함하고,
    상기 게이트웨이 제어기는, 광역통신망(WAN), 콜들을 목적지에 향하도록 하는 콜 제어 및 라우팅 수단, 및 상기 광역통신망에 외부 네트워크를 접속하는 상호접속수단을 포함하고, 이를 통해 상기 무선단말기로부터의 발신 콜들이 상기 외부네트워크에 의해 서비스되는 목적지로 향하도록 하고, 그리고 상기 외부 네트워크로부터의 발신 콜들이 상기 무선단말기로 향하도록 하며,
    상기 콜 제어 및 라우팅 수단은, 상기 무선단말기로부터 발신 콜을 적어도 하나의 상기 게이트웨이 및 상기 외부 네트워크의 중계를 경유하여 목적지로 향하도록 하고, 그리고 외부 네트워크로부터의 콜이 적어도 하나의 상기 게이트웨이를 경유하여 상기 무선단말기로 향하도록 하는 라우팅 정보수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 광역통신망을 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 및 인터넷 서비스 제공자(ISP) 중 적어도 하나에 접속하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 외부 네트워크로부터 수신된 식별정보를 번역하고, 상기 게이트웨이로부터 수신된 식별정보를 번역하는 인터페이싱수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  23. 제 20항에 있어서,
    교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 및 인터넷 서비스 제공자 중 적어도 하나와 협력하여; 상기 상호접속수단은, 상기 광역통신망을 상기 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 및 상기 인터넷 서비스 제공자 중 적어도 하나에 접속하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 및 인터넷 서비스 제공자 중 상기 적어도 하나로부터 수신된 식별정보를 번역하고, 상기 교환 셀룰러 네트워크, PSTN, 및 인터넷 서비스 제공자 중 적어도 하나에 전송하기 위해서 상기 적어도 하나의 게이트웨이로부터 수신된 식별정보를 번역하는 인터페이싱 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 광역통신망을 상기 교환 셀룰러 네트워크에 접속하는 제1접속수단, 및 상기 광역통신망을 상기 PSTN에 접속하는 제2접속수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 상호접속수단은, 상기 광역통신망을 상기 교환 셀룰러 네트워크에 접속하는 제1접속수단, 및 상기 광역통신망을 인터넷 서비스 제공자에 접속하는 제2접속수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-호크 무선시스템.
  27. 일련의 기지국들, 이동통신 교환국, 및 상기 기지국에 의해 서비스되는 원격 무선단말기를 구비한 교환 셀룰러 네트워크의 개선에 있어서,
    상기 이동통신 교환국에 접속되도록 동작하는 애드-호크 무선시스템;을 포함하고,
    상기 애드-호크 무선시스템은, 일련의 원격 애드-호크 무선장치, 상기 원격 애드-호크 무선장치의 적어도 일부분이 등록 및 통신되는 적어도 하나의 게이트웨이, 및 게이트웨이 제어기를 포함하고,
    상기 게이트웨이 제어기는, 상기 원격 애드-호크 무선장치를 상기 교환 셀룰러 네트워크의 이동통신 교환국에 접속하는 수단을 구비하고, 이를 통해 상기 원격 애드-호크 무선장치에 의해 생성되어 발송하는 발신 콜이 상기 게이트웨이 제어기 및 상기 이동통신 교환국을 경유하여 상기 교환 셀룰러 네트워크의 상기 원격 무선단말기에 접속할 수 있으며, 상기 교환 셀룰러 네트워크의 상기 원격 무선단말기로부터 입중계 콜은 상기 이동통신 교환국 및 상기 게이트웨이 제어기를 경유하여 상기 원격 애드-호크 무선장치에 접속할 수 있는 것을 특징으로 하는 교환 셀룰러 네트워크.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 애드-호크 무선시스템은, 예약 채널, 및 복수의 데이터 채널을 구비하고, 상기 예약채널은 애드-호크 무선장치들 사이의 통신을 제공하여 애드-호크 무선장치 사이의 라우팅 경로를 설정하고, 설정된 무선 통신이 가능하도록 하고,
    각각의 상기 애드-호크 무선장치는, 프로세서, 메모리수단, 및 상기 메모리수단에 저장되는 소프트웨어를 구비하고,
    상기 소프트웨어수단은, 상기 게이트웨이에의 접속경로에 대한 라우팅테이블을 결정하고, 상기 게이트웨이에 인증정보를 보내는 제1애플리케이션수단, 및 상기 게이트웨이에 각각의 상기 애드-호크 무선장치를 등록하는 제2애플리케이션수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 교환 셀룰러 네트워크.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 게이트웨이는 각각의 애드-호크 무선장치에 등록식별정보를 전송하는 제3애플리케이션수단을 구비하고, 이를 통해 상기 애드-호크 무선장치는 고유하게 식별되는 것을 특징으로 하는 교환 셀룰러 네트워크.
  30. 제 29항에 있어서,
    소프트웨어수단은, 상기 제1애플리케이션수단에 의한 사용을 위해 상기 계약 채널을 통한 인근영역에서의 타 애드-호크 무선장치에 의해 전송되는 RTS/CTS 통신신호를 수신하는 제4애플리케이션수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 교환 셀룰러 네트워크.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 소프트웨어수단은, 등록되는 최적의 상기 게이트웨이를 결정하기 위해 인근영역에서의 타 무선단말기에 등록요청 통신신호를 전송하는 제5애플리케이션수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교환 셀룰러 네트워크.
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